2.1.1+植物细胞工程第1课时课件高二下学期生物人教版选择性必修3

选择性必修3第2章细胞工程

细胞工程是指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法，通过细胞器、细胞或组织水平上的操作，有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。第2章

细胞工程包括植物细胞工程和动物细胞工程两大领域。哈伯兰特提出了细胞全能性的理论，但相关的实验尝试没有成功。斯图尔德等发现胡萝卜的体细胞可以分化为胚，为细胞全能性理论提供了强有力的支持。科金用真菌的纤维素酶分解番茄根的细胞壁，成功获得了原生质体。古哈等在培养毛曼陀罗的花药时，首次得到了由花药中的花粉粒发育而来的胚。卡尔森诱导烟草种间原生质体融合，获得了第一株体细胞种间杂种植株。土壤农杆菌的Ti质粒被发现。之后，该质粒应用于植物分子生物学领域，促进了植物细胞工程与分子生物学技术的紧密结合。植物细胞工程的发展历程1902年1958年1960年1964年1971年1974年【科技探索之路】导入兰花种子通常发育不全，在自然条件下萌发率极低；传统分株繁殖的方法又存在繁殖周期长、繁殖率低等问题。

如何能让名贵的兰花大量、快速地繁殖，从而走入寻常百姓家呢？市场价格：1500万每株！

植物组织培养技术思考:为什么利用植物的组织或细胞就能培养成完整植物体？植物细胞具有全能性植物组织培养的基本原理利用植物组织培养技术可以大量、快速地培育兰花。叶子花瓣花粉细胞植物体1.概念：细胞经过分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。2.原因：已分化的细胞仍含有该物种的全部遗传信息(具有发育成完整个体所需要的全套基因)叶子花瓣花粉细胞植物体3.体现全能性的标志：细胞

→完整个体或其他各种细胞一、细胞的全能性4、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成不同的组织、器官？在特定的时间和空间条件下，基因选择性表达的结果。5.不同细胞的全能性大小是否一样呢？动植物细胞：植物细胞>动物细胞。同一个体：受精卵>胚胎干细胞>生殖细胞>体细胞同一种细胞：刚产生的细胞>成熟细胞>衰老细胞分裂能力：具有旺盛分裂能力的分生组织细胞>不能分裂的细胞随着细胞分化程度的不断提高,细胞的全能性逐渐降低。一、细胞的全能性6.表现出全能性的条件：表现出全能性①离体②一定的营养物质、植物激素③适宜的温度、pH等外界条件④无菌环境1958年Steward利用胡萝卜韧皮部诱导分化产生了胚状体，并获得个体植株。一、细胞的全能性添加标题将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。统称外植体(1)概念：(2)原理（理论基础）：植物细胞的全能性（MS培养基）P116有丝分裂无性生殖生殖方式：分裂方式：

二、植物组织培养技术P116·附录1：植物组织培养常用的培养基配方

⑴培养基名称：

；⑵物理性质：

；⑶碳源：

。作用：作为碳源，提供能量，调节渗透压MS培养基固体培养基蔗糖

二、植物组织培养技术①同样作为碳源和能源物质，蔗糖较葡萄糖能更好地维持培养基内的低渗环境。配制相同质量分数的培养基，蔗糖形成的渗透压要明显低于葡萄糖，若采用葡萄糖作为碳源，易使植物细胞脱水而生长不良。同时，植物细胞吸收蔗糖的速率要明显慢于吸收葡萄糖的速率，所以蔗糖形成的渗透压可较长时间地保持相对稳定。②植物组织培养过程中，要特别注意防止培养基受到微生物的污染。微生物生长所需的碳源最适合的是葡萄糖，而较少利用蔗糖，因此采用蔗糖作为培养基的碳源，可在一定程度上减少微生物的污染。③从能源供应来说，相同物质的量浓度下，蔗糖比葡萄糖提供的能量多。

二、植物组织培养技术拓展阅读书P35-36，思考以下问题：1、植物组织培养的基本流程是？2、什么是愈伤组织、脱分化和再分化？并在图2-1标出。3、启动细胞分裂、脱分化和再分化的起关键激素是？

它们的浓度、比例会影响植物细胞的发育方向吗？4、该实验的具体步骤有哪些？组织培养有哪些注意事项？是否需要光照？菊花的组织培养

二、植物组织培养技术不定形的薄壁组织团块，未分化（2）植物组织培养的基本流程接种外植体？诱导愈伤组织诱导生芽诱导生根移栽成活失去其特有的结构和功能，转变成未分化的细胞，进而形成愈伤组织。脱分化愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程。？再分化胚状体外植体脱分化愈伤组织再分化试管苗（芽、根等）移栽完整植株

二、植物组织培养技术菊花的组织培养外植体的消毒外植体的切段接种外植体诱导愈伤组织试管苗诱导生芽、生根流水充分冲洗→酒精消毒30s→无菌水清洗2-3次→次氯酸钠处理30min→无菌水清洗2-3次

形态学下端插入培养基哪一头朝下？（3）植物组织培养的具体步骤无菌操作要不要光照？脱分化遮光，有利于愈伤组织形成（有光时，容易形成维管组织）再分化要不要光照？光照，芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照如何诱导分化成不同的器官？【更换培养基】先后接种到生长素和细胞分裂素浓度、比例不同的培养基上p116生长素：+生根细胞分裂素：+生芽

生长素

。细胞分裂素=1（适中）＞1（高）＜1（低）生芽生根愈伤组织移栽能否进行光合作用？保持其生物活性1.接种3˜4d后，检查外植体的生长情况，可能有外植体被污染，试分析它们被污染的可能原因。用于植物组织培养的培养基同样适合某些微生物的生长，如一些细菌、真菌等的生长。培养物一旦受到微生物的污染，就会导致实验前功尽弃，因此要进行严格的无菌操作。菊花的组织培养

探究•实践结果分析与评价导致外植体被污染的原因可能有：培养基、接种工具灭菌不彻底；外植体消毒不彻底；操作过程不符合无菌操作要求等。2杂菌和植物细胞之间有哪些关系？竞争或寄生。课堂小结根、芽脱分化再分化培养条件：①无菌②营养物质③适宜环境条件（温度、PH、光等）④植物激素：

细胞分裂素生长素避光一定的光照愈伤组织离体的植物器官、组织或细胞（外植体）芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照试管苗有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。移栽前先打开封口膜或瓶盖，让试管苗在培养箱内生长几日，进行炼苗（使试管苗逐渐适应外界环境，促进向自养型转化）。1.A、B过程分别为

。C是

。

A过程细胞分裂方式是

，

B过程细胞分裂方式是

,同时也进行

。A过程一般

光照；B过程需要光照，因为

。2.影响A、B过程的关键因素是

，主要是

和

，二者添加的

会影响脱分化和再分化过程。3.植物组织培养是一个

过程。（填“无性繁殖”、“有性繁殖”）植物体根、芽或胚状体外植体脱分化再分化

有丝分裂细胞分化植物激素细胞分裂素生长素无性繁殖AB有丝分裂浓度及比例【练习】下列是植物组织培养流程图，请回答：C脱分化、再分化愈伤组织不需要叶绿素的合成需要光照问题情景：欲培育地上长番茄和地下结马铃薯的“超级作物”。你有什么妙招？利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？不能。因为不同种物种之间存在着生殖隔离思考：有没有方法可以打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，获得“番茄-马铃薯杂种植株”呢？植物体细胞杂交阅读书P36-38，思考以下问题：1、植物体细胞杂交技术的基本流程是？在图2-4箭头上标出关键环节，这些关键环节分别有哪些方法？2、植物细胞完成融合的标志是？植物体细胞杂交完成的标志是？3、用白菜与甘蓝的体细胞进行诱导融合，得到的细胞一定是“白菜-甘蓝”杂交细胞吗？4、整个过程利用了哪些原理？1.参考动物细胞融合，要想让两个来自不同植物的体细胞融合在一起，遇到的第一个障碍是什么？去除细胞壁（获得原生质体）2.得到杂种细胞后，如何培育成植株？植物组织培养原生质层植物体细胞杂交技术基本流程①①

②③④⑤⑥杂种细胞再生出新的细胞壁去除细胞壁细胞壁再生脱分化再分化移栽杂种植株植物组织培养原生质体融合（植物细胞的全能性）（细胞膜的流动性）植物体细胞杂交技术完成的标志去除细胞壁酶解法：纤维素酶、果胶酶（酶具有专一性）原理：高尔基体直接参与线粒体供能细胞融合完成的标志诱导融合的方法物理法：电融合法、离心法等化学法：聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+-高pH融合法等诱导融合①

两两融合的细胞：AA、BB、AB②

未融合的细胞：A、B③

多细胞融合体

需要进一步筛选思考：用白菜与甘蓝的体细胞进行诱导融合，得到的细胞一定是“白菜-甘蓝”杂交细胞吗？联合已学知识进一步分析，可如何筛选？方法2：观察染色体数方法1：荧光标记融合的结果：三.植物体细胞杂交1、概念

植物体细胞杂交是指将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术。2.原理：细胞膜具有一定的流动性植物细胞膜的全能性3.两个标志（1）植物细胞融合完成的标志：再生出新的细胞壁（2）植物体细胞杂交完成的标志：培育成新植物体4.实例：白菜—甘蓝、普通小麦—长穗偃麦草等。5.意义：打破生殖隔离，克服了远缘杂交不亲和的障碍“白菜-甘蓝”【练】图是“番茄—马铃薯”杂种植株的培育过程，其中①～⑤表示过程，字母表示细胞、组织或植株。下列相关叙述正确的是(

)CA.过程①表示在低渗溶液中用酶解法处理植物细胞获得原生质体B.过程②诱导原生质体融合依据的原理是细胞膜具有选择透过性C.可以根据是否发生质壁分离现象鉴别杂种细胞的细胞壁是否再生D.植物有性杂交和体细胞杂交都能克服远缘杂交不亲和的障碍纤维素酶和果胶酶的酶溶液中一般加入一定浓度的无机盐离子和甘露醇【练习】

1.白菜（2N=18）与甘蓝（2N=18）体细胞杂交所得植株白菜-甘蓝的细胞染色体数为

，属于

倍体。思考：通过体细胞杂交获得的植株是否可育？说出理由。36

（异源）四

可育。通过体细胞杂交获得的植株为异源四倍体，含有同源染色体，能正常联会。【拓展】1.白菜（2N=18）与甘蓝（2N=18）体细胞杂交所得植株白菜-甘蓝的细胞染色体数为

，属于

倍体。2.白菜（2N=18）与甘蓝（2N=18）进行杂交（相互授粉），所得植株白菜-甘蓝的细胞染色体数为

，属于

倍体。是否可育？如何处理植株使其可育？植物体细胞杂交杂交育种四倍体四倍体二倍体

看减数分裂联会、配对能否正常进行！染色体数目加倍36

（异源）四

（异源）二

18

可育不可育植物组织培养植物体细胞杂交技术原理过程意义联系细胞膜的流动性和植物细胞的全能性植物细胞的全能性离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织脱分化再分化根、芽或胚状体植物体生长发育植物组织培养与植物体细胞杂交技术的比较植物细胞A植物细胞B原生质体A去壁原生质体B去壁人工诱导融合的原生质体AB杂种细胞AB愈伤组织脱分化再生细胞壁杂种植株再分化保持优良性状，